Для решения заданий № 23 могут потребоваться знания базовых понятий из разных разделов физики – из механики, электродинамики и др. Они описаны в теоретических разделах к соответствующим заданиям. Объединяет задания № 23 то, что они связаны с проведением физических экспериментов. Поэтому в данном случае необходимо хорошо ориентироваться в том, какие устройства, приборы и подручные средства для этого обычно используются. Некоторые из них знакомы любому человеку – линейка, мензурка и т.п. Другие, требующие понимания сложных физических явлений, описаны в разделе теории.
Теория к заданию №23 ЕГЭ по физике
Колебательный контур
Колебательный контур – замкнутая эл.цепь, в простейшем случае включающая в себя последовательно соединенные катушку и заряженный конденсатор. Такая цепь обеспечивает свободные электромагнитные колебания, возникающие в катушке за счет передачи ей заряда от обкладок конденсатора. Этот процесс представляет собой взаимное превращение эл.поля конденсатора в магнитное поле катушки и обратно.
На практике колебательный контур включает в себя источник тока, а также дополнительно может содержать резисторы (сопротивления), измерительные приборы и др.
Конденсатор
Конденсатор используется для проведения опытов, связанных с процессами поляризации, с исследованием диэлектрических сред, их взаимодействия с заряженными телами и т.д. Конденсатором называют устройство, состоящее из пары обкладок-проводников и малого (по сравнению с площадью обкладок) слоя диэлектрика между ними.
С помощью конденсатора производится вычисление и наблюдение динамики изменений ряда физических величин – электроемкости, напряжения эл.поля, заряда и т.д.
Катушка индуктивности
Катушка представляет собой свернутый в спираль изолированный проводник. Внутри спирали может находиться сердечник (магнитный или немагнитный). Устройство характеризуется индуктивностью (L), отличается малым сопротивлением проходящему через катушку эл.току и малой емкостью.
Разбор типовых вариантов заданий №23 ЕГЭ по физике
Демонстрационный вариант 2018
Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить коэффициент трения скольжения стали по дереву. Для этого школьник взял стальной брусок с крючком. Какие два предмета из приведённого ниже перечня оборудования необходимо дополнительно использовать для проведения этого эксперимента?
- деревянная рейка
- динамометр
- мензурка
- пластмассовая рейка
- линейка
В ответ запишите номера выбранных предметов.
Алгоритм решения:
- Записываем формулу, по которой можно вычислить силу трения. Определяем величины, от которых зависит коэффициент трения.
- Определяем перечень оборудования, необходимый для исследования силы трения и нахождения коэффициента скольжения.
- Анализируем список оборудования, предложенный в условии, на предмет его необходимости в данном опыте. Находим два предмета, которыми требуется дополнить установку.
- Записываем ответ.
Решение:
Первый вариант (Демидова, № 2)
Ученику необходимо экспериментально выявить зависимость электроёмкости плоского конденсатора от расстояния между его пластинами. На всех представленных ниже рисунках S - площадь пластин конденсатора, d - расстояние между пластинами конденсатора, ε - диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между пластинами. Какие два конденсатора следует использовать для проведения такого исследования?
Алгоритм решения:
- Записываем формулу для емкости плоского конденсатора.
- Для выяснения зависимости анализируем связь между изменением емкости конденсатора в зависимости от изменения его параметров. Определяем зависимые величины.
- Анализируя предложенные варианты ответов, находим пару конденсаторов, соответствующих заданным критериям.
- Записываем ответ.
Решение:
Второй вариант (Демидова, № 5)
Необходимо обнаружить зависимость частоты свободных электромагнитных колебаний в колебательном контуре от индуктивности катушки. Какие два колебательных контура надо выбрать для проведения такого опыта?
Запишите в таблицу номера колебательных контуров.
Алгоритм решения:
- Записываем формулу для частоты колебаний.
- Анализируем формулу и определяем требуемые параметры контуров. Находим пару соответствующих контуров среди рисунков.
- Записываем ответ.
Решение:
1. В простейшем контуре частоту ω свободных колебаний можно определить, используя формулу, связывающую эту величину с их периодом, и формулу Томсона. Получаем:
.
(2) → (1): .
2. Из выведенной формулы видно, что для определения зависимости частоты колебаний от индуктивности нужны два контура с катушками различной индуктивности и конденсаторами одинаковой емкости. Этому условию соответствуют контуры под номером 1 и номером 4.
Третий вариант (Демидова, № 11)
Ученик изучает закон Архимеда, изменяя в опытах объем погруженного в жидкость тела и плотность жидкости. Какие два опыта он должен выбрать, чтобы обнаружить зависимость архимедовой силы от объема погруженного тела? (На рисунках указана плотность жидкости.)
Запишите в таблицу номера выбранных установок.
Алгоритм решения:
- Записываем формулу закона Архимеда.
- Исследуем зависимость силы Архимеда от объема тела.
- Записываем ответ.
Решение:
- З-н Архимеда выражается в виде формулы: F A =ρgV.
- Поскольку g=const, то F A зависит от объема V тела и плотности ρ среды. Если требуется найти зависимость именно от объема (V), значит, в разных опытах только его величина должна изменяться. Т.е. среда при этом должна быть одна и та же, что означает: жидкости в двух опытах должны иметь одинаковую плотность (ρ). Этому условию соответствуют опыты на рисунке 3 и на рисунке 4.
В соответствии с этим заданием в кодификаторе добавился подраздел «Элементы астрофизики» раздела «Квантовая физика и элементы астрофизики», включающий следующие пункты:
- Солнечная система: планеты земной группы и планеты-гиганты, малые тела солнечной системы.
- Звезды: разнообразие звездных характеристик и их закономерности. Источники энергии звезд.
- Современные представления о происхождении и эволюции Солнца и звезд.
- Наша Галактика. Другие галактики. Пространственные масштабы наблюдаемой Вселенной.
- Современные взгляды на строение и эволюцию Вселенной.
Отдельного внимания заслуживают несколько заданий первой части, имеющие видоизмененный формат: появился прототип 13 задания на электростатику с выбор направления действия ускорения(силы), действующей на заряд. То есть теперь частица или проводник с током в магнитном поле не являются единственными заданиями с выбором направления и записью слова(слов) в ответ.
Отрицательный заряд -q находится в поле двух неподвижных зарядов: положительного +Q и отрицательно -Q (см. рисунок). Куда направлено относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) ускорение заряда -q в этот момент времени, если на него действуют только заряды +Q и -Q. Ответ запишите словом (словами).
Ответ: ______________________ .
Еще одно изменение получила 23 позиция экзамена . Добавился прототип задания, в котором нужно не выбрать два элемента, отличающиеся лишь переменной в условии задачи, а полностью собрать установку для проведения опыта.
Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить коэффициент трения скольжения стали по дереву. Для этого школьник взял стальной брусок с крючком. Какие два предмета из приведенного ниже перечня оборудования необходимо дополнительно использовать для проведения этого эксперимента?
В ответ запишите два выбранных предмета.
Теперь на 30 позиции экзамена можно ожидать задачу на насыщенные пары и влажность. Отличием этой задачи является характеристика под названием
«Производительность увлажнения». Пример подобной задачи ниже
В комнате размерами 4×5×3 м, в которой воздух имеет температуру 10°С и относительную влажность 30%, включили увлажнитель воздуха производительностью 0,2 л/ч. Чему станет равна относительная влажность воздуха в комнате через 1,5ч? Давление насыщенного водяного пара при температуре 10°С равно 1,23 кПа. Комнату считать герметичным сосудом.
На 14 позиции экзамена теперь могут встретиться задания, проверяющие знания тем
«Закон сохранения электрического заряда» и «Конденсатор»
В задание 18 позиции экзамена (установление соответствия между графиками и физическими величинами, между физическими величинами и формулами) добавлены основы СТО .
Изменены критерии оценивания первой и второй части, а также максимальное количество первичных баллов и их распределение:
Желаем удачи!
Много интересного о подготовке к экзаменам вы найдете в нашей группе в ВКонтакте
Часть 1
2. Два спортсмена разной массы на одинаковых автомобилях, движущихся со скоростями 10км/ч и 20км/ ч соответственно, стали тормозить, заблокировав колеса. Каково отношение S 1 /S 2 тормозных путей их автомобилей при одинаковом коэффициенте трения колес о землю?
Ответ: _______.
3. Тело обладает кинетической энергией 100Дж и импульсом 40(кг м)/с. Чему равна масса тела?
Ответ: _______.
4. Маятник длиной 1м совершил 60 колебаний за 2 мин. Найдите ускорение свободного падения для данной местности. Ответ округлить до сотых.
Ответ: _______м/с 2 .
- Проекция a x ускорения тела 1 меньше проекции a x ускорения тела 2.
- Проекция a x ускорения тела 1 равна 0,6м/с 2 .
- Тело 1 в момент времени 0с находилось в начале отсчёта.
- В момент времени 15с тело 2 изменило направление своего движения.
- Проекция a x ускорения тела 2 равна 0,2м/с 2 .
Ответ: |
6. Груз, подвешенный к динамометру, с постоянной скоростью опускают в стакан, частично заполненный водой, до полного погружения груза (см. рисунок). Как в процессе погружения изменяются сила упругости со стороны пружины и сила Архимеда, действующие на груз? Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
|
7. Тело, брошенное со скоростью v под углом α к горизонту, в течение времени t поднимается на максимальную высоту h над горизонтом. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало.
Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно определить.
в таблицу выбранные цифры.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ А) время подъёма t на максимальную высоту Б) максимальная высота h над горизонтом | ФОРМУЛЫ |
||
Ответ: |
№ 8. Давление 10 5 Па создается молекулами газа, масса которых 3·10 -26 кг при концентрации 10 25 м -3 . Чему равна среднеквадратичная скорость молекул?
Ответ:________м/с.
9 . Полезная работа идеальной тепловой машины за цикл равна 30Дж, при этом машина отдает холодильнику 120Дж. Чему равен коэффициент полезного действия тепловой машины?
Ответ:________%
10. На рисунке представлен график зависимости температуры от времени для процесса нагревания слитка свинца массой 1кг. Какое количество теплоты получил свинец за 15мин нагревания? Ответ: ________Дж. | ||||
11. На рисунке приведён экспериментально полученный график зависимости температуры от времени при нагревании некоторого вещества. Первоначально вещество находилось в жидком состоянии. Из предложенного перечня выберите два верных утверждения. 1) Температура кипения равна 100°C. 2) Теплоёмкости в жидком и газообразном состоянии одинаковы. 3) Наибольшей внутренней энергией вещество обладает в точке D . 4) Наименьшей внутренней энергией вещество обладает в точке B . 5) В точке D вещество находится в газообразном состоянии.
|
12. Внутренняя энергия ν молей одноатомного идеального газа равна U. Газ занимает объем V. R – универсальная газовая постоянная. Чему равны давление и температура газа? Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Формула
13. Электрон e , влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет горизонтальную скорость , которая перпендикулярна вектору индукции магнитного поля, направленному горизонтально (см. рисунок). Как направлена (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) действующая на электрон сила Лоренца. Ответ запишите словом (словами). Ответ: __________. |
14. Конденсатор электроемкостью 1Ф был заряжен до напряжения 6В. Затем к нему подключили параллельно незаряженный конденсатор электроемкостью 1Ф. Какова энергия системы из двух конденсаторов после их соединения? (Ответ дать в джоулях).
Ответ: _______Дж.
15. При переходе луча света из одной среды в другую угол падения равен 30 0 , а угол преломления 60 0 . Каков относительный показатель преломления первой среды относительно второй? (Ответ округлить до сотых.)
Ответ:_______.
16. Точечный источник света находится в ёмкости с жидкостью и опускается вертикально вниз от поверхности жидкости. При этом на поверхности жидкости возникает пятно, образованное лучами света, выходящими из жидкости в воздух. Глубина погружения источника (расстояние от поверхности жидкости до источника света), измеренная через равные промежутки времени, а также соответствующий радиус светлого пятна представлены в таблице. Погрешность измерения глубины погружения и радиуса пятна составила 1см. Выберите два верных утверждения на основании данных, приведенных в таблице.
Глубина погружения, см | |||||||
Радиус пятна, см |
Ответ |
17. Небольшой предмет расположен на главной оптической оси собирающей линзы на тройном фокусном расстоянии от неё. Его начинают приближать к фокусу линзы. Как меняются при этом расстояние от линзы до изображения и оптическая сила линзы?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
18. Пучок света переходит из воздуха в стекло. Частота световой волны ν, скорость света в воздухе с, показатель преломления стекла относительно воздуха n . Установите соответствие между физическими величинами и комбинациями других величин, по которым их можно рассчитать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Ответ: | ||
19. Укажите массовое и зарядовое число частицы, которая вызывает ядерную реакцию +…→ +
20. Образец радиоактивного радия находится в закрытом сосуде, из которого откачан воздух. Ядра радия испытывают α -распад с периодом полураспада 11,4 суток. Определите число моль гелия в сосуде через 22,8 суток, если образец в момент помещения содержал 2,4*10 23 атомов радия.
Ответ: _______моль.
21. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать (ν- частота фотона, ћ - постоянная Планка, p- импульс фотона). К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Ответ: | |||
22. Ученик, изучая законы геометрической оптики, провёл опыт по преломлению света, направив слева узкий луч на стеклянную пластину (см. фотографию). Погрешность измерения углов падения и преломления равна половине цены деления транспортира. Чему равен по результатам этих измерений угол преломления? Запишите ответ с учётом погрешности измерений. Ответ: (______±______) |
23. Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которого требуется определить сопротивление лампочки. Для этого школьник взял соединительные провода, реостат, ключ, аккумулятор и вольтметр. Какие две позиции из приведенного ниже перечня оборудования необходимо дополнительно использовать для проведения этого эксперимента.
- Лампочка
- Амперметр
- Резистор
- Вольтметр
- Аккумулятор
В ответе запишите номера выбранного оборудования.
Ответ: |
24. Столкнулись два одинаковых пластилиновых шарика, причем векторы их скоростей непосредственно перед столкновением были взаимно перпендикулярны и вдвое отличались по модулю: v 1 =2 v 2 . Какой была скорость более медленного шарика перед абсолютно неупругим столкновением, если после него величина скорости шариков стала равной 1,5 м/с? Ответ округлите до десятых.
Ответ: ____________м/с.
25. В калориметре находятся в тепловом равновесии 50г воды и 5г льда. Какой должна быть минимальная масса болта, имеющего удельную теплоемкость 500 Дж/(кг*К) и температуру 330К, чтобы после опускания его в калориметр весь лед растаял? Тепловыми потерями пренебречь.
Ответ_______кг.
26. В двух идеальных колебательных контурах с одинаковой индуктивностью происходят свободные электромагнитные колебания, причем период колебаний в первом контуре 9 10 -8 с, во втором 3 10 -8 с. Во сколько раз амплитудное значение силы тока во втором контуре больше, чем в первом, если максимальный заряд конденсатора в обоих случаях одинаков?
Ответ: в _______раз(а).
Как изменился при этом (уменьшился или увеличился) фототок насыщения? Объясните, почему изменяется фототок насыщения, и укажите, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
28. На нити, выдерживающей силу натяжения 40Н, мальчик равномерно вращает камень массой 1кг в вертикальной плоскости. Центр вращения находится на высоте 4м, радиус окружности, описываемой камнем, 1м. С какой угловой скоростью мальчик должен вращать камень, чтобы нить не оборвалась? На каком расстоянии от мальчика упадет камень?
30. Сколько электроэнергии надо затратить, чтобы получить 5 литров водорода при температуре 20 0 С и давлении 120кПа, если электролиз ведется при напряжении 10В, а КПД установки 75%?
31. Предположим, что схема нижних энергетических уровней атомов некоего элемента имеет вид, показанный на рис, и атомы находятся в состоянии с энергией Е (1) . Электрон, столкнувшись с одним из таких покоящихся атомов, в результате столкновения получил некоторую дополнительную энергию. Импульс электрона после столкновения с атомом оказался равным 1,2×10 -24 кг×м/с. Определите кинетическую энергию электрона до столкновения. Возможностью испускания света атомом при столкновении с электроном пренебречь. Эффектом отдачи пренебречь. |
Система оценивания выполнения отдельных заданий и экзаменационной
работы в целом
Задание с кратким ответом считается выполненным, если записанный
в бланке №1 ответ совпадает с верным ответом. Задания1–4, 8–10, 13–15, 19, 20, 22 и 23 части 1 и задания 24–26 части 2 оцениваются 1 баллом.
Задания 5–7, 11, 12, 16–18 и 21 части 1 оцениваются 2 баллами, если верно
указаны оба элемента ответа; 1 баллом, если допущена ошибка в указании
одного из элементов ответа, и 0 баллов, если допущено две ошибки.
№ задания | Ответ |
0.25 |
|
9,86 |
|
45 или54 |
|
1000 |
|
39000 |
|
вверх |
|
13или31 |
|
20,00,5 |
|
12 или21 |
|
0,058 |
|
Вариант
№ 27
1. Фототок насыщения увеличится.
2. Поскольку за линзой свет идёт параллельным пучком, точечный источник света находится в переднем фокусе линзы.
3. Поэтому в случае линзы с меньшим фокусным расстоянием источник света находится на меньшем расстоянии от линзы (см. рисунок).
4. В результате фотоны, попадающие на вторую линзу близко к её краю (на правом рисунке это область от пунктира до края линзы), не попадают на первую линзу. Поэтому число фотонов, падающих на вторую линзу в единицу времени, больше, чем падающих на первую.
5. Фототок насыщения пропорционален числу фотонов, падающих на фотокатод в единицу времени. В предложенной установке на фотокатод падают все фотоны, прошедшие линзу, поэтому фототок насыщения при использовании второй линзы будет больше, чем в первом случае.
№ 28.
Образец возможного решения:
Нить испытывает наибольшее натяжение, когда камень проходит нижнюю точку окружности. Уравнение второго закона Ньютона для этого момента имеет вид:
T- mg = Отсюда угловая скорость, при которой произойдет обрыв нити: ω = . Скорость камня в момент отрыва будет направлена горизонтально и равна по модулю ν = .
Дальность полёта камня - время свободного падения с высоты ; отсюда: .
Подставляя данные, получаем
Ответ: ,
№29
№ 30.
Согласно закону Фарадея, , где – молярная масса атомарного водорода(=0,001кг/моль, n - валентность водорода (n=1), F-число Фарадея. КПД установки . Запишем уравнение для состояния для водорода: , где – молярная масса молекулярного водорода, равная 0,002 кг/моль. Решая полученную систему уравнений, находим .
Ответ: .
Число Фарадея
№ 31
Если при столкновении с атомом электрон приобрел энергию, то атом перешел в состояние E (0) . Следовательно, после столкновения кинетическая энергия электрона стала равной E=E 0 +3,5эВ, где E 0 - энергия электрона до столкновения; отсюда:E 0 =E-3,5 эВ. Импульс p электрона связан с его кинетической энергией соотношением p 2 =m 2 ν 2 =2mE, или , где m - масса электрона.
Следовательно .
Ответ
На рисунке представлена диаграмма Герцшпрунга – Рессела.
Выберите два утверждения о звездах, которые соответствуют диаграмме.
По горизонтальному столу из состояния покоя движется брусок массой 0,7 кг, соединенный с грузом массой 0,3 кг невесомой нерастяжимой нитью, перекинутой через гладкий невесомый блок (см. рисунок). Коэффициент трения бруска о поверхность стола равен 0,2. Определите ускорение бруска.
Ответ: ___________________________ м/с 2 .
Красная граница фотоэффекта исследуемого металла соответствует длине волны l кр = 600 нм. Какова длина волны света, выбивающего из него фотоэлектроны, максимальная кинетическая энергия которых в 3 раза меньше энергии падающих фотонов?
Ответ: ________________________ нм
Не забудьте перенести все ответы в бланк ответов № 1 в соответствии с инструкцией по выполнению работы.
Для записи ответов на задания 27–31 используйте БЛАНК ОТВЕТОВ № 2. Запишите сначала номер задания (27, 28 и т. д.), а затем решение соответствующей задачи. Ответы записывайте чётко и разборчиво.
28 |
На рисунке приведена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, реостата, трансформатора, амперметра и вольтметра. В начальный момент времени ползунок реостата установлен посередине и неподвижен. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как будут изменяться показания приборов в процессе перемещения ползунка реостата влево. ЭДС самоиндукции пренебречь по сравнению с .
Полное правильное решение каждой из задач 28–31 должно содержать законы и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчёты с численным ответом и при необходимости рисунок, поясняющий решение.
В горизонтально расположенной трубке постоянного сечения, запаянной с одного конца, помещён столбик ртути длиной 7,5 см, который отделяет воздух в трубке от атмосферы. Трубку расположили вертикально, запаянным концом вниз. На сколько градусов следует нагреть воздух в трубке, чтобы объём, занимаемый воздухом, стал прежним? Температура воздуха в лаборатории 300 К, а атмосферное давление составляет 750 мм рт. ст.
Главная оптическая ось тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием F
= 20 см и точечный источник света S
находятся в плоскости рисунка. Точка S
находится на расстоянии b
= 60 см от плоскости линзы и на расстоянии H
от её главной оптической оси.
В левой фокальной плоскости линзы лежит тонкий непрозрачный экран с маленьким отверстием A
, находящимся в плоскости рисунка на расстоянии h
= 4 см от главной оптической оси линзы. Пройдя через отверстие в экране и линзу, луч SA
от точечного источника пересекает её главную оптическую ось на расстоянии
x
=16 см от плоскости линзы. Найдите величину H
. Дифракцией света пренебречь. Постройте рисунок, показывающий ход луча через линзу.